操作系统-进程调度模拟算法(附源码)

进程调度模拟算法

课程名称：计算机操作系统班级：信1501-2

实验者姓名：李琛实验日期：2018年5月1日

评分：教师签名：

一、实验目的

进程调度是处理机管理的核心内容。本实验要求用高级语言编写模拟进程调度程序，以便加深理解有关进程控制快、进程队列等概念，并体会和了解优先数算法和时间片轮转算法的具体实施办法。

二、实验要求

1.设计进程控制块PCB 的结构，通常应包括如下信息：

进程名、进程优先数（或轮转时间片数）、进程已占用的CPU 时间、进程到完成还需要的时间、进程的状态、当前队列指针等。

2.编写两种调度算法程序：

优先数调度算法程序

循环轮转调度算法程序

3.按要求输出结果。

三、实验过程

分别用两种调度算法对伍个进程进行调度。每个进程可有三种状态；执行状态（RUN）、就绪状态（READY,包括等待状态）和完成状态（FINISH），并假定初始状态为就绪状态。

（一）进程控制块结构如下：

NAME——进程标示符

PRIO/ROUND——进程优先数/进程每次轮转的时间片数（设为常数 2）

CPUTIME——进程累计占用 CPU 的时间片数

NEEDTIME——进程到完成还需要的时间片数

STATE——进程状态

NEXT——链指针

注：

1.为了便于处理，程序中进程的的运行时间以时间片为单位进行计算；

2.各进程的优先数或轮转时间片数，以及进程运行时间片数的初值，均由用户在程

序运行时给定。

（二）进程的就绪态和等待态均为链表结构，共有四个指针如下：

RUN——当前运行进程指针

READY——就需队列头指针

TAIL——就需队列尾指针

FINISH——完成队列头指针

（三）程序说明

1. 在优先数算法中，进程优先数的初值设为：

50-NEEDTIME

每执行一次，优先数减 1，CPU 时间片数加 1，进程还需要的时间片数减 1。在轮转法中，采用固定时间片单位（两个时间片为一个单位），进程每轮转一次，CPU时间片数加 2，进程还需要的时间片数减 2，并退出 CPU，排到就绪队列尾，等待下一次调度。

2. 程序的模块结构如下：

整个程序可由主程序和如下 7 个过程组成：

2

（1）INSERT1——在优先数算法中，将尚未完成的 PCB 按优先数顺序插入到就绪队列中；

（2）INSERT2——在轮转法中，将执行了一个时间片单位（为 2），但尚未完成的进程

的 PCB，插到就绪队列的队尾；

（3）FIRSTIN——调度就绪队列的第一个进程投入运行；

（4）PRINT——显示每执行一次后所有进程的状态及有关信息。

（5）CREATE——创建新进程，并将它的 PCB 插入就绪队列；

（6）PRISCH——按优先数算法调度进程；

（7）ROUNDSCH——按时间片轮转法调度进程。

主程序定义 PCB 结构和其他有关变量。

实验代码：

Main.cpp

#include

#include

using namespace std;

typedef struct node

{

char name[20]; //进程名

int prio; //进程优先级

int round; //分配CPU的时间片

int cputime; //CPU执行时间

int needtime; //进程执行所需时间

char state; //进程状态

int count; //记录执行次数

struct node *next; //链表指针

}PCB;

int num;

//定义三个队列，就绪队列，执行队列，完成队列

PCB *ready = NULL; //就绪队列

PCB *run = NULL; //执行队列

PCB *finish = NULL; //完成队列

//取得第一个就绪节点

void GetFirst()

{

run = ready;

if (ready != NULL)

{

run->state = 'R';

ready = ready->next;

run->next = NULL;

}

}

//优先级输出队列

void Output1()

{

PCB *p;

p = ready;

while (p != NULL)

{

cout<< p->name << "\t" << p->prio<< "\t" << p->cputime<< "\t" << p->needtime<< "\t " << p->state <<" \t " << p->count <

p = p->next;

}

p = finish;

while (p != NULL)

{

cout<< p->name << "\t" << p->prio<< "\t" << p->cputime<< "\t" << p->needtime<< "\t " << p->state <<" \t " << p->count <

p = p->next;

}

p = run;

while (p != NULL)

{

cout<< p->name << "\t" << p->prio<< "\t" << p->cputime<< "\t" << p->needtime<< "\t " << p->state <<" \t " << p->count <

p = p->next;

}

}

//轮转法输出队列

void Output2()

{

PCB *p;

p = ready;

while (p != NULL)

{

cout<< p->name << "\t" << p->round << "\t" << p->cputime<< "\t" << p->needtime<< "\t " << p->state << "\t "<< p->count <

p = p->next;

}

p = finish;

while (p != NULL)

{

cout<< p->name << "\t" << p->round << "\t" << p->cputime<< "\t" << p->needtime<< "\t " << p->state << "\t "<< p->count <

p = p->next;

}

p = run;

while (p != NULL)

{

cout<< p->name << "\t" << p->round << "\t" << p->cputime<< "\t" << p->needtime<< "\t " << p->state << "\t "<< p->count <

p = p->next;

}

}

//创建优先级队列

//创建优先级队列，规定优先数越小，优先级越低

void InsertPrio(PCB *in)

{

PCB *fst, *nxt;

fst = nxt = ready;

if (ready == NULL) //如果队列为空，则为第一个元素

{

in->next = ready;

ready = in;

}

else //查到合适的位置进行插入

{

if (in->prio>= fst->prio) //比第一个还要大，则插入到队头

{

in->next = ready;

ready = in;

}

else

{

while (fst->next != NULL) //移动指针查找第一个比它小的元素的位置进行插入

{

nxt = fst;

fst = fst->next;

}

if (fst->next == NULL) //已经搜索到队尾，则其优先级数最小，将其插入到队尾即可

{

in->next = fst->next;

fst->next = in;

}

else //插入到队列中

{

nxt = in;

in->next = fst;

}

}

}

}

//将进程插入到就绪队列尾部

void InsertTime(PCB *in)

{

PCB *fst;

fst = ready;

if (ready == NULL)

{

in->next = ready;

ready = in;

}

else

{

while (fst->next != NULL)

{

fst = fst->next;

}

in->next = fst->next;

fst->next = in;

}

}

//将进程插入到完成队列尾部

void InsertFinish(PCB *in)

{

PCB *fst;

fst = finish;

if (finish == NULL)

{

in->next = finish;

finish = in;

}

else

{

while (fst->next != NULL)

{

fst = fst->next;

}

in->next = fst->next;

fst->next = in;

}

}

//优先级调度输入函数

void PrioCreate()

{

PCB *tmp;

int i;

cout<< "Enter the name and needtime：" <

for (i = 0; i< num; i++)

{

if ((tmp = (PCB *)malloc(sizeof(PCB))) == NULL)

{

cerr<< "malloc" <

exit(1);

}

cin>>tmp->name;

getchar();

cin>>tmp->needtime;

tmp->cputime = 0;

tmp->state = 'W';

tmp->prio = 50 - tmp->needtime; //设置其优先级，需要的时间越多，优先级越低

tmp->round = 0;

tmp->count = 0;

InsertPrio(tmp); //按照优先级从高到低，插入到就绪队列

}

cout<< "进程名\t优先级\tcpu时间\t需要时间进程状态计数器" <

}

//时间片输入函数

void TimeCreate()

{

PCB *tmp;

int i;

cout<< "输入进程名字和进程时间片所需时间：" <

for (i = 0; i< num; i++)

{

if ((tmp = (PCB *)malloc(sizeof(PCB))) == NULL)

{

cerr<< "malloc" <

exit(1);

}

cin>>tmp->name;

getchar();

cin>>tmp->needtime;

tmp->cputime = 0;

tmp->state = 'W';

tmp->prio = 0;